1,第五章系統(tǒng)動力學(xué)模型,SystemDynamicsModel,2,目錄,5.1系統(tǒng)動力學(xué)學(xué)科簡述5.2系統(tǒng)反饋結(jié)構(gòu)5.3系統(tǒng)動力學(xué)方程基礎(chǔ)5.4DYNAMO語言5.5典型反饋結(jié)構(gòu)5.6系統(tǒng)動力學(xué)模型5.7仿真軟件Vensim,3,5.1系統(tǒng)動力學(xué)學(xué)科簡述,系統(tǒng)動力學(xué)運用“凡系統(tǒng)必有結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)決定系統(tǒng)功能”的系統(tǒng)科學(xué)思想，根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)部組成要素互為因果的反饋特點，從系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)來尋找問題發(fā)生的根源，而不是用外部的干擾或隨機事件來說明系統(tǒng)的行為性質(zhì)。本節(jié)主要介紹系統(tǒng)動力學(xué)的概念、發(fā)展歷史、模型特點以及模擬語言。,4,5.1系統(tǒng)動力學(xué)學(xué)科簡述,系統(tǒng)動力學(xué)對問題的理解，是基于系統(tǒng)行為與內(nèi)在機制間的相互緊密的依賴關(guān)系，并且透過數(shù)學(xué)模型的建立與操弄的過程而獲得的，逐步發(fā)掘出產(chǎn)生變化形態(tài)的因、果關(guān)系，系統(tǒng)動力學(xué)稱之為結(jié)構(gòu)。所謂結(jié)構(gòu)是指一組環(huán)環(huán)相扣的行動或決策規(guī)則所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，例如指導(dǎo)組織成員每日行動與決策的一組相互關(guān)聯(lián)的準則、慣例或政策，這一組結(jié)構(gòu)決定了組織行為的特性。構(gòu)成系統(tǒng)動力學(xué)模式結(jié)構(gòu)的主要元件包含下列幾項，“流”(flow)、“積量”(level)、“率量”(rate)、“輔助變量”(auxiliary)。,5.1.1什么是系統(tǒng)動力學(xué),5,5.1系統(tǒng)動力學(xué)學(xué)科簡述,第一階段：產(chǎn)生（20世紀50-60年代）第二次世界大戰(zhàn)以后，工業(yè)化進程的加快，某些國家的社會問題日趨嚴重，如城市人口劇增、失業(yè)、環(huán)境污染、資源枯竭，這些問題具有系統(tǒng)性、矛盾性和動態(tài)性等特點。管理走向科學(xué)化和定量化，模型成為人們認識管理系統(tǒng)的重要工具。但是，模型和定量研究在應(yīng)用過程中碰到了不少問題:運籌學(xué)解決的僅限于生產(chǎn)管理和短期計劃，對戰(zhàn)略和策略無能為力；運籌學(xué)拘泥于最優(yōu)解，通常在嚴格線性假設(shè)條件下，滿意的模型不好得到；如何描述復(fù)雜系統(tǒng)的行為機理，培養(yǎng)系統(tǒng)思考的思維方式，提煉和整理產(chǎn)生復(fù)雜行為的簡單結(jié)構(gòu)。,5.1.2系統(tǒng)動力學(xué)發(fā)展歷史,6,5.1系統(tǒng)動力學(xué)學(xué)科簡述,第一階段：產(chǎn)生（20世紀50-60年代）,5.1.2系統(tǒng)動力學(xué)發(fā)展歷史,20世紀50年代，美國麻省理工學(xué)院斯隆管理學(xué)院的J.W.Forrester教授推出了系統(tǒng)動力學(xué)，受到廣泛歡迎，并被應(yīng)用于解決各種復(fù)雜的系統(tǒng)性問題。,7,5.1系統(tǒng)動力學(xué)學(xué)科簡述,J.W.Forrester等在系統(tǒng)動力學(xué)方面的主要成果1958年發(fā)表著名論文工業(yè)動力學(xué)決策的一個重要突破口1961年出版工業(yè)動力學(xué)(IndustrialDynamics)1968年出版系統(tǒng)原理(PrinciplesofSystems)1969年出版城市動力學(xué)(UrbanDynamics)1971年出版世界動力學(xué)(WorldDynamics)1972年學(xué)生梅多斯教授等出版增長的極限(TheLimitstoGrowth),5.1.2系統(tǒng)動力學(xué)發(fā)展歷史,8,5.1系統(tǒng)動力學(xué)學(xué)科簡述,增長的極限采用系統(tǒng)動力學(xué)的方法建立世界模型，對全球的人口、工業(yè)、能源、營養(yǎng)水平以及污染等五個基本要素進行了分析。1972年提出了羅馬俱樂部提出了震驚世界的結(jié)論：人類生態(tài)足跡的影響因子已然過大，生態(tài)系統(tǒng)反饋循環(huán)已經(jīng)滯后，其自我修復(fù)能力已受到嚴重破壞，若繼續(xù)維持現(xiàn)有的資源消耗速度和人口增長率，人類經(jīng)濟與人口的增長只需百年或更短時間就將達到極限。報告呼吁人類轉(zhuǎn)變發(fā)展模式：從無限增長到可持續(xù)增長，并將增長限制在地球可以承載的限度之內(nèi)。,5.1.2系統(tǒng)動力學(xué)發(fā)展歷史,9,5.1系統(tǒng)動力學(xué)學(xué)科簡述,第一階段：產(chǎn)生（20世紀50-60年代）系統(tǒng)動力的初期應(yīng)用工業(yè)制造業(yè)部門的管理問題：生產(chǎn)、分配、銷售整個系統(tǒng)的一體化管理項目管理：RD系統(tǒng)動力學(xué)管理控制、財務(wù)、金融：日本明治大學(xué)教授ToshiroShimada發(fā)表于1968年的周股價的系統(tǒng)動力學(xué)模型，模擬分析了以周為單位的股價動態(tài)行為特性。,5.1.2系統(tǒng)動力學(xué)發(fā)展歷史,10,5.1系統(tǒng)動力學(xué)學(xué)科簡述,第二階段：壯大與成熟（20世紀70-80年代）第一次挑戰(zhàn)1970年，羅馬俱樂部成立由Meadows教授為首的國際研究小組，承擔(dān)世界模型的研究任務(wù)。研究成果：世界動力學(xué)增長的極限趨向全球的均衡?；居^點：指數(shù)式增長的勢頭不能再持續(xù)下去，世界的發(fā)展將過渡到某種均衡發(fā)展的模式，從長遠觀點看，當(dāng)代不發(fā)達國家按西方先進國家的模式所進行的工業(yè)化努力未必是明智的。第二次挑戰(zhàn)Forrester建立美國全國模型,歷時11年，完成了方程數(shù)達4000的美國系統(tǒng)動力學(xué)國家模型，解開了經(jīng)濟發(fā)展中長期存在的問題，尤其揭示了經(jīng)濟長波的奧秘。SD在項目管理領(lǐng)域的新進展，Cooper用SD模型定量分析研究了一項大型軍事造船工程中成本超支的原因。,5.1.2系統(tǒng)動力學(xué)發(fā)展歷史,11,5.1系統(tǒng)動力學(xué)學(xué)科簡述,第三階段：廣泛應(yīng)用與傳播（20世紀90年代至今）系統(tǒng)動力學(xué)所涉及到的研究領(lǐng)域：項目管理物流與供應(yīng)鏈宏觀經(jīng)濟公司戰(zhàn)略管理復(fù)雜性與復(fù)雜性科學(xué)研究的主要問題：對信息的利用問題模型簡化、分割與復(fù)雜系統(tǒng)的建模技巧問題SD模型中的優(yōu)化問題,5.1.2系統(tǒng)動力學(xué)發(fā)展歷史,12,5.1系統(tǒng)動力學(xué)學(xué)科簡述,第三階段：廣泛應(yīng)用與傳播（20世紀90年代至今）近五年國內(nèi)的研究（博士論文）：農(nóng)業(yè)供應(yīng)鏈金融系統(tǒng)動力學(xué)仿真研究以乳制品供應(yīng)鏈為例煤礦安全影響因子的系統(tǒng)分析及其系統(tǒng)動力學(xué)仿真研究基于系統(tǒng)動力學(xué)方法的醫(yī)療費用過快增長問題建模與控制研究生豬規(guī)模養(yǎng)殖與戶用生物質(zhì)資源合作開發(fā)系統(tǒng)反饋仿真研究安全生產(chǎn)標準化系統(tǒng)動力建模及策略分析研究深水平臺錨泊定位系統(tǒng)動力特性與響應(yīng)分析區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的動力系統(tǒng)研究,5.1.2系統(tǒng)動力學(xué)發(fā)展歷史,13,5.1系統(tǒng)動力學(xué)學(xué)科簡述,5.1.3系統(tǒng)動力學(xué)模型特點,（1）用系統(tǒng)動力學(xué)模型研究社會經(jīng)濟系統(tǒng)長期發(fā)展問題，注意力集中于組織結(jié)構(gòu)和動態(tài)行為，著眼于系統(tǒng)要素在動態(tài)中的制約關(guān)系；（2）不拘泥于嚴密的邏輯推演和數(shù)學(xué)推導(dǎo)，是一種有條件的精度不高的預(yù)測，它描述某種假設(shè)條件下的未來情景；（3）對于復(fù)雜的社會問題，系統(tǒng)動力學(xué)在把握系統(tǒng)發(fā)展趨勢和總體形態(tài)上顯示了極大的優(yōu)越性，被譽為“戰(zhàn)略和策略”工作室。其經(jīng)常用來進行企業(yè)、城市、地區(qū)、國家和世界級長期發(fā)展研究；（4）系統(tǒng)動力學(xué)提出了新的概念，創(chuàng)新了新的方法，它同系統(tǒng)論、信息論、控制論、計算機科學(xué)、決策科學(xué)等相互滲透，成為一門交叉性、綜合性的新型學(xué)科。,14,5.1系統(tǒng)動力學(xué)學(xué)科簡述,5.1.4系統(tǒng)動力學(xué)計算技術(shù),15,5.1系統(tǒng)動力學(xué)學(xué)科簡述,5.1.4系統(tǒng)動力學(xué)計算技術(shù),16,5.1系統(tǒng)動力學(xué)學(xué)科簡述,5.1.4系統(tǒng)動力學(xué)計算技術(shù),VensimVensim是由美國VentanaSystems,Inc.所開發(fā)，為一可觀念化、文件化、模擬、分析、與最佳化動態(tài)系統(tǒng)模型之圖形接口軟件。VensimPLE即Vensim系統(tǒng)動力學(xué)模擬環(huán)境個人學(xué)習(xí)版，是Vensim軟件的一種，是為了更便于學(xué)習(xí)系統(tǒng)動力學(xué)而設(shè)計的。軟件特點：利用圖示化編程建立模型；對模型提供多種分析方法（結(jié)構(gòu)分析工具和數(shù)據(jù)集分析工具）；真實性檢驗。,17,5.2系統(tǒng)反饋結(jié)構(gòu),系統(tǒng)的模型化就是要研究系統(tǒng)中的變量、物質(zhì)流、信息流以及他們之間的相互作用與相互依賴的關(guān)系，這種關(guān)系所形成的結(jié)構(gòu)即為系統(tǒng)反饋結(jié)構(gòu)。本節(jié)主要介紹系統(tǒng)動力學(xué)的因果關(guān)系圖、流圖以及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計。,18,5.2系統(tǒng)反饋結(jié)構(gòu),5.2.1因果關(guān)系分析,因果關(guān)系是普遍存在的，所謂因果關(guān)系，是指一種現(xiàn)象發(fā)生的原因和可能引起的結(jié)果。系統(tǒng)動力學(xué)中的因果關(guān)系環(huán)發(fā)揮了人定性判斷的長處，用因果關(guān)系環(huán)表現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)各原因與結(jié)果之間多樣性的關(guān)系，確立系統(tǒng)反饋結(jié)構(gòu)框架，所以，因果關(guān)系是整體研究的基礎(chǔ)。,19,5.2系統(tǒng)反饋結(jié)構(gòu),5.2.1因果關(guān)系分析,20,5.2系統(tǒng)反饋結(jié)構(gòu),5.2.1因果關(guān)系分析,21,5.2系統(tǒng)反饋結(jié)構(gòu),5.2.1因果關(guān)系分析,22,5.2系統(tǒng)反饋結(jié)構(gòu),5.2.1因果關(guān)系分析,（2）回路的極性：在反饋回路上，因果鏈極性的積累產(chǎn)生反饋回路的極性。在一條反饋回路上，若負極性的因果鏈的個數(shù)是奇數(shù)則稱其為負反饋回路；若負極性的因果鏈的個數(shù)是偶數(shù)則稱其為正反饋回路。,正反饋回路,負反饋回路,人口總數(shù)是兩個正負回路的耦合結(jié)果，如果出生回路起主導(dǎo)作用，則人口增加，反之人口減少。,23,5.2系統(tǒng)反饋結(jié)構(gòu),5.2.1因果關(guān)系分析,反饋回路分析的第一步就是借助因果關(guān)系圖做定性分析。,24,5.2系統(tǒng)反饋結(jié)構(gòu),5.2.1因果關(guān)系分析,在這個問題里，要調(diào)整的是庫存量，調(diào)整量即決策變量，決策的依據(jù)是實際存貨量、交貨延遲情況和期望存量，由于從訂貨到收貨有一段時間的延遲，即庫存調(diào)整時間，再加上庫存量還必須與銷售相適應(yīng)，故倉庫的庫存量不總等于期望值。問題：庫存調(diào)整時間與調(diào)整量的因果關(guān)系？,25,5.2系統(tǒng)反饋結(jié)構(gòu),5.2.1因果關(guān)系分析,海藻系統(tǒng)與貝類子系統(tǒng)類似于人口增長系統(tǒng)，由于貝類靠吃海藻生存，又生成了溝通兩個子系統(tǒng)的負反饋回路，這條負回路是生態(tài)系統(tǒng)的主回路，一方面控制著各子系統(tǒng)并通過各子系統(tǒng)內(nèi)部的回路產(chǎn)生各自的生態(tài)現(xiàn)象，另一方面協(xié)調(diào)兩個子系統(tǒng)之間的生態(tài)關(guān)系，導(dǎo)致海藻與貝類生態(tài)系統(tǒng)的動態(tài)平衡。,梳理反饋回路,26,5.2系統(tǒng)反饋結(jié)構(gòu),5.2.1因果關(guān)系分析,分房子系統(tǒng)與電扇銷售子系統(tǒng)，各自都有一條負反饋回路，他們通過一條因果關(guān)系鏈連接，由于分房回路支配者電扇銷售回路，所以前者是主回路。如果分房回路產(chǎn)生分房戶數(shù)是某種穩(wěn)定的（尋）增長行為，則導(dǎo)致電扇銷售量是另一種（S形）增長行為。,27,5.2系統(tǒng)反饋結(jié)構(gòu),5.2.1因果關(guān)系分析,因果關(guān)系圖對系統(tǒng)反饋結(jié)構(gòu)的描述還是很粗糙，既看不出變量的特性，也看不出物質(zhì)流與信息流。,28,5.2系統(tǒng)反饋結(jié)構(gòu),5.2.2系統(tǒng)動力學(xué)流圖,系統(tǒng)動力學(xué)流圖是由若干賦予專門意義的符號圖組成，以形象的方式表示系統(tǒng)各因素之間相互制約的狀況以及變量的特征。系統(tǒng)動力學(xué)流圖是建立仿真模型的必要環(huán)節(jié)。,29,5.2系統(tǒng)反饋結(jié)構(gòu),5.2.2系統(tǒng)動力學(xué)流圖,1.變量與符號（1）原件結(jié)構(gòu)要素,原件結(jié)構(gòu)要素,變量要素，它是由狀態(tài)變量、速率變量、輔助變量等組成。,關(guān)聯(lián)要素，是信息鏈和物質(zhì)鏈。,30,5.2系統(tǒng)反饋結(jié)構(gòu),5.2.2系統(tǒng)動力學(xué)流圖,31,5.2系統(tǒng)反饋結(jié)構(gòu),5.2.2系統(tǒng)動力學(xué)流圖,描述狀態(tài)變量變化快慢的變量,32,5.2系統(tǒng)反饋結(jié)構(gòu),5.2.2系統(tǒng)動力學(xué)流圖,出生系數(shù)是常數(shù),33,5.2系統(tǒng)反饋結(jié)構(gòu),5.2.2系統(tǒng)動力學(xué)流圖,輔助變量,34,5.2系統(tǒng)反饋結(jié)構(gòu),5.2.2系統(tǒng)動力學(xué)流圖,35,5.2系統(tǒng)反饋結(jié)構(gòu),5.2.2系統(tǒng)動力學(xué)流圖,36,5.2系統(tǒng)反饋結(jié)構(gòu),5.2.2系統(tǒng)動力學(xué)流圖,當(dāng)模型用于經(jīng)濟政策分析時，通常采用對模型施加外部干擾的辦法，以研究和揭示內(nèi)部結(jié)構(gòu)與其動態(tài)行為之間的關(guān)系。,37,5.2系統(tǒng)反饋結(jié)構(gòu),5.2.2系統(tǒng)動力學(xué)流圖,38,5.2系統(tǒng)反饋結(jié)構(gòu),5.2.2系統(tǒng)動力學(xué)流圖,問題：狀態(tài)變量和速率變量排列組合次序可以交替？,39,5.2系統(tǒng)反饋結(jié)構(gòu),5.2.2系統(tǒng)動力學(xué)流圖,狀態(tài)變量與速率變量是相對的，識別的標準是變量定義的內(nèi)涵。,40,5.2系統(tǒng)反饋結(jié)構(gòu),5.2.2系統(tǒng)動力學(xué)流圖,41,5.2系統(tǒng)反饋結(jié)構(gòu),5.2.2系統(tǒng)動力學(xué)流圖,42,5.2系統(tǒng)反饋結(jié)構(gòu),5.2.2系統(tǒng)動力學(xué)流圖,訂貨率=調(diào)整量/庫存調(diào)整時間,43,5.2系統(tǒng)反饋結(jié)構(gòu),5.2.2系統(tǒng)動力學(xué)流圖,沒有引入輔助變量,44,5.2系統(tǒng)反饋結(jié)構(gòu),5.2.2系統(tǒng)動力學(xué)流圖,45,5.2系統(tǒng)反饋結(jié)構(gòu),5.2.2系統(tǒng)動力學(xué)流圖,46,5.2系統(tǒng)反饋結(jié)構(gòu),5.2.2系統(tǒng)動力學(xué)流圖,47,5.2系統(tǒng)反饋結(jié)構(gòu),5.2.2系統(tǒng)動力學(xué)流圖,48,5.2系統(tǒng)反饋結(jié)構(gòu),5.2.2系統(tǒng)動力學(xué)流圖,49,5.2系統(tǒng)反饋結(jié)構(gòu),5.2.2系統(tǒng)動力學(xué)流圖,問題：庫存調(diào)整時間和延遲時間的區(qū)別？,50,5.2系統(tǒng)反饋結(jié)構(gòu),5.2.2系統(tǒng)動力學(xué)流圖,平滑函數(shù)SMOOTH（IN，DEL），其中DEL為平均延遲長度，即平滑時間，IN為延遲輸入量，若輸入為階躍函數(shù)，則平滑值趨于恒定值，若輸入為震蕩函數(shù)，則平滑值隨之震蕩，但幅度變小。,51,5.2系統(tǒng)反饋結(jié)構(gòu),5.2.2系統(tǒng)動力學(xué)流圖,52,5.2系統(tǒng)反饋結(jié)構(gòu),5.2.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計,1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系（1）結(jié)構(gòu)層次,元件層次,構(gòu)建層次,內(nèi)部結(jié)構(gòu)層次,模型層次,53,5.2系統(tǒng)反饋結(jié)構(gòu),5.2.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計,54,5.2系統(tǒng)反饋結(jié)構(gòu),5.2.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計,55,5.2系統(tǒng)反饋結(jié)構(gòu),5.2.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計,鏈式結(jié)構(gòu),并列結(jié)構(gòu),網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),系統(tǒng)反饋結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度不僅取決于階的大小，還取決于結(jié)構(gòu)的形式，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)最為復(fù)雜。,56,5.2系統(tǒng)反饋結(jié)構(gòu),5.2.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計,找變量抓關(guān)系,57,5.2系統(tǒng)反饋結(jié)構(gòu),5.2.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計,58,5.2系統(tǒng)反饋結(jié)構(gòu),5.2.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計,59,5.2系統(tǒng)反饋結(jié)構(gòu),5.2.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計,60,5.2系統(tǒng)反饋結(jié)構(gòu),5.2.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計,61,5.2系統(tǒng)反饋結(jié)構(gòu),5.2.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計,該系統(tǒng)有兩個主回路，一個正反饋結(jié)構(gòu)和一個負反饋結(jié)構(gòu)，另外還有三個負反饋子回路。訂貨信息的狀況是整個系統(tǒng)分析的主要內(nèi)容。（以市場為導(dǎo)向）,當(dāng)銷售人員多到足以銷售現(xiàn)有產(chǎn)品的時候，負反饋回路作為一個整體會導(dǎo)致將訂單的總量OB調(diào)整在一個最佳值，使進入訂單量OE等于最大的交貨率DR。,進入訂單OE被存入未滿足訂貨的積壓BL之中，BL由于訂單的完成而減少，積壓對交貨率之比DDI表示即將發(fā)生的交貨延遲，在交貨延遲DDR與DDI之間，有交貨延遲變化量，表示企業(yè)估計與市場情況的差距。,銷售員調(diào)整時間,銷售員人數(shù),登記訂單,預(yù)算收益,需銷售員數(shù),雇傭銷售員數(shù),銷售員工資,銷售收入,銷售效果,交貨延遲,進入的訂單,訂單積壓,完成訂單,交貨率,積壓對交貨率之比,識別交貨所需時間,交貨延遲變化量,62,5.2系統(tǒng)反饋結(jié)構(gòu),5.2.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計,雇傭銷售員數(shù),銷售員調(diào)整時間,銷售員人數(shù),登記的訂單,預(yù)算收益,需銷售員數(shù),銷售員工資,銷售收入,進入的訂單,訂單積壓,完成訂單,交貨率,即將發(fā)生的交貨延遲,識別交貨所需時間,交貨延遲變化量,交貨延遲,銷售效果,63,5.3系統(tǒng)動力學(xué)方程基礎(chǔ),系統(tǒng)動力學(xué)流圖描繪了復(fù)雜系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)及信息的流動通道，但是在描繪定性因果關(guān)系的基礎(chǔ)上，還需要把流圖轉(zhuǎn)換成數(shù)學(xué)方程。系統(tǒng)動力學(xué)方程形成的過程，就是把流圖轉(zhuǎn)換成描述變量間函數(shù)關(guān)系的數(shù)學(xué)模擬方程的公式化過程。,64,5.3系統(tǒng)動力學(xué)方程基礎(chǔ),5.3.1時間標記,JK=KL=DT,65,5.3系統(tǒng)動力學(xué)方程基礎(chǔ),5.3.1時間標記,模型的數(shù)字模擬過程就是由過去值逐步計算出JK區(qū)間的速率值、狀態(tài)變量的當(dāng)前值以及KL區(qū)間的速率值和狀態(tài)變量的未來值。,66,5.3系統(tǒng)動力學(xué)方程基礎(chǔ),5.3.2量綱,67,5.3系統(tǒng)動力學(xué)方程基礎(chǔ),5.3.3狀態(tài)方程（L方程）,LEVEL.J,比如出生率和死亡率,68,5.3系統(tǒng)動力學(xué)方程基礎(chǔ),5.3.3狀態(tài)方程（L方程）,LEVEL.K=LEVEL.J+(DT)(RATE.JK),69,5.3系統(tǒng)動力學(xué)方程基礎(chǔ),5.3.3狀態(tài)方程（L方程）,70,5.3系統(tǒng)動力學(xué)方程基礎(chǔ),5.3.4速率方程（R方程）,71,5.3系統(tǒng)動力學(xué)方程基礎(chǔ),5.3.4速率方程（R方程）,72,5.3系統(tǒng)動力學(xué)方程基礎(chǔ),5.3.4速率方程（R方程）,注意：總結(jié)四種基本的速率變量的分支結(jié)構(gòu),73,5.3系統(tǒng)動力學(xué)方程基礎(chǔ),5.3.4速率方程（R方程）,74,5.3系統(tǒng)動力學(xué)方程基礎(chǔ),5.3.4速率方程（R方程）,積壓調(diào)整時間,積壓調(diào)整,訂單積壓,期望積壓,生產(chǎn)率,存儲調(diào)整,期望存儲,存儲調(diào)整時間,提貨率,存儲量,平均提貨率,平均提貨率時間,75,5.3系統(tǒng)動力學(xué)方程基礎(chǔ),5.3.4速率方程（R方程）,76,5.3系統(tǒng)動力學(xué)方程基礎(chǔ),5.3.5輔助方程（A方程）,77,5.3系統(tǒng)動力學(xué)方程基礎(chǔ),5.3.5輔助方程（A方程）,78,5.3系統(tǒng)動力學(xué)方程基礎(chǔ),5.3.5輔助方程（A方程）,79,5.3系統(tǒng)動力學(xué)方程基礎(chǔ),5.3.6常數(shù)方程（C方程）,80,5.3系統(tǒng)動力學(xué)方程基礎(chǔ),5.3.6初值方程（N方程）,81,5.3系統(tǒng)動力學(xué)方程基礎(chǔ),5.3.6初值方程（N方程）,82,5.3系統(tǒng)動力學(xué)方程基礎(chǔ),5.3.6初值方程（N方程）,83,5.3系統(tǒng)動力學(xué)方程基礎(chǔ),5.3.6初值方程（N方程）,84,5.4DYNAMO語言,系統(tǒng)動力學(xué)不但要求定性而且要求定量地把握系統(tǒng)，所以表述系統(tǒng)反饋結(jié)構(gòu)除了繪制其流圖以外，還要建立結(jié)構(gòu)要素之間的數(shù)量關(guān)系，引入定量地描述。DYNAMO語言是系統(tǒng)動力學(xué)的專用計算機模擬語言系列，系統(tǒng)動力學(xué)建模是借助于DYNOMO語言編寫面向計算機的仿真程序，再借助計算機模擬技術(shù)定量地進行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能和行為的模擬。,85,5.4DYNAMO語言,5.4.1概述,86,5.4DYNAMO語言,5.4.1概述,87,5.4DYNAMO語言,5.4.1概述,88,5.4DYNAMO語言,5.4.2基本規(guī)定,89,5.4DYNAMO語言,5.4.2基本規(guī)定,90,5.4DYNAMO語言,5.4.2基本規(guī)定,總結(jié)&擴展：17種方程語句,91,5.4DYNAMO語言,5.4.2基本規(guī)定,92,5.4DYNAMO語言,5.4.2基本規(guī)定,93,5.4DYNAMO語言,5.4.2基本規(guī)定,94,5.4DYNAMO語言,5.4.2基本規(guī)定,95,5.4DYNAMO語言,5.4.2基本規(guī)定,96,5.4DYNAMO語言,5.4.3DYNAMO函數(shù),97,5.4DYNAMO語言,5.4.3DYNAMO函數(shù),98,5.4DYNAMO語言,5.4.3DYNAMO函數(shù),99,5.4DYNAMO語言,5.4.3DYNAMO函數(shù),100,5.4DYNAMO語言,5.4.3DYNAMO函數(shù),101,5.4DYNAMO語言,5.4.3DYNAMO函數(shù),102,5.4DYNAMO語言,5.4.3DYNAMO函數(shù),103,5.4DYNAMO語言,5.4.3DYNAMO函數(shù),104,5.4DYNAMO語言,5.4.3DYNAMO函數(shù),105,5.4DYNAMO語言,5.4.3DYNAMO函數(shù),106,5.5典型反饋結(jié)構(gòu),為什么要研究典型反饋結(jié)構(gòu)？研究典型反饋結(jié)構(gòu)的意義在于它能表示簡單系統(tǒng)，簡單系統(tǒng)易于人們掌握，并且典型反饋結(jié)構(gòu)是復(fù)雜系統(tǒng)模型基本的構(gòu)建結(jié)構(gòu)要素。在多個反饋回路中，典型反饋結(jié)構(gòu)是主要回路，其上的原件結(jié)構(gòu)要素是系統(tǒng)的主要變量，對典型反饋回路的分析，有助于了解復(fù)雜系統(tǒng)的主要方面。,107,5.5典型反饋結(jié)構(gòu),5.5.1指數(shù)增長模型,108,5.5典型反饋結(jié)構(gòu),5.5.1指數(shù)增長模型,109,5.5典型反饋結(jié)構(gòu),5.5.1指數(shù)增長模型,110,5.5典型反饋結(jié)構(gòu),5.5.1指數(shù)增長模型,111,5.5典型反饋結(jié)構(gòu),5.5.1指數(shù)增長模型,注意增長率和增長速度？,112,5.5典型反饋結(jié)構(gòu),5.5.1指數(shù)增長模型,兩邊取對數(shù)，求解,113,5.5典型反饋結(jié)構(gòu),5.5.2指數(shù)衰減模型,狀態(tài)變量（度量單位）,衰減速度（度量單位/時間單位）,衰減系數(shù)（1/時間單位）,114,5.5典型反饋結(jié)構(gòu),5.5.2指數(shù)衰減模型,115,5.5典型反饋結(jié)構(gòu),5.5.2指數(shù)衰減模型,116,5.5典型反饋結(jié)構(gòu),5.5.2指數(shù)衰減模型,117,5.5典型反饋結(jié)構(gòu),5.5.3尋的指數(shù)增長模型,118,5.5典型反饋結(jié)構(gòu),5.5.3尋的指數(shù)增長模型,119,5.5典型反饋結(jié)構(gòu),5.5.3尋的指數(shù)增長模型,120,5.5典型反饋結(jié)構(gòu),5.5.3尋的指數(shù)增長模型,狀態(tài)變量（度量單位）,增長速率（度量單位/時間單位）,增長系數(shù)（1/時間單位）,差距（度量單位）,期望目標值（度量單位）,121,5.5典型反饋結(jié)構(gòu),5.5.3尋的指數(shù)增長模型,122,5.5典型反饋結(jié)構(gòu),5.5.3尋的指數(shù)增長模型,123,5.5典型反饋結(jié)構(gòu),5.5.3尋的指數(shù)增長模型,結(jié)果表明，當(dāng)時間過去T后，變量L在初始值L0的基礎(chǔ)上增長了目標與初始值之差的0.632倍，一般來說，當(dāng)t=4T或者t=5T時，可認為已增長到期望目標，這種尋的指數(shù)增長行為是以指數(shù)規(guī)律平穩(wěn)地逐漸增長到目標值。,L=D-D*e-t/T-L0e-t/T-L0+L0=D(1-e-t/T)-L0(1-e-t/T)+L0,124,5.5典型反饋結(jié)構(gòu),5.5.4尋的指數(shù)衰減模型,125,5.5典型反饋結(jié)構(gòu),5.5.4尋的指數(shù)衰減模型,126,5.5典型反饋結(jié)構(gòu),5.5.4尋的指數(shù)衰減模型,127,5.5典型反饋結(jié)構(gòu),5.5.4尋的指數(shù)衰減模型,當(dāng)時間過去T那么長時，變量L在初始值L0的基礎(chǔ)上衰減初始值與目標值之差0.632倍，同樣也可以認為，當(dāng)時間T經(jīng)過4個或者5個時間常數(shù)T那么長時間，變量L已經(jīng)衰減到目標值。即在開始的一段時間內(nèi)衰減較快，隨后變的緩慢，整個衰減過程都在期望目標值的一側(cè)，直到趨向于目標值。,128,5.5典型反饋結(jié)構(gòu),5.5.4尋的指數(shù)衰減模型總結(jié)一階負反饋的尋的行為模式,129,5.5典型反饋結(jié)構(gòu),5.5.4尋的指數(shù)衰減模型總結(jié)一階負反饋的尋的行為模式,130,5.5典型反饋結(jié)構(gòu),5.5.5S型增長模型,131,5.5典型反饋結(jié)構(gòu),5.5.5S型增長模型,132,5.5典型反饋結(jié)構(gòu),5.5.5S型增長模型,133,5.5典型反饋結(jié)構(gòu),5.5.5S型增長模型,134,5.5典型反饋結(jié)構(gòu),5.5.5S型增長模型,135,5.5典型反饋結(jié)構(gòu),5.5.5S型增長模型,由圖可以看出，模型的反饋結(jié)構(gòu)中明顯地包含著正反饋與負反饋。狀態(tài)變量L是在正負兩條反饋回路的耦合作用下動態(tài)變化。,136,5.5典型反饋結(jié)構(gòu),5.5.5S型增長模型,137,5.5典型反饋結(jié)構(gòu),5.5.5S型增長模型,138,5.5典型反饋結(jié)構(gòu),5.5.5S型增長模型,139,5.6系統(tǒng)動力學(xué)模型,本節(jié)主要介紹系統(tǒng)動力學(xué)建模原則、建模步驟，并進行了舉例說明。,140,5.6系統(tǒng)動力學(xué)模型,5.6.1構(gòu)模原則,141,5.6系統(tǒng)動力學(xué)模型,5.6.1構(gòu)模原則,142,5.6系統(tǒng)動力學(xué)模型,5.6.1構(gòu)模原則,143,5.6系統(tǒng)動力學(xué)模型,5.6.2建模主要步驟,144,5.6系統(tǒng)動力學(xué)模型,5.6.2建模主要步驟,145,5.6系統(tǒng)動力學(xué)模型,5.6.2建模主要步驟,146,5.6系統(tǒng)動力學(xué)模型,5.6.3系統(tǒng)動力學(xué)建模舉例,147,5.6系統(tǒng)動力學(xué)模型,5.6.3系統(tǒng)動力學(xué)建模舉例,類似于人口增長問題，固定資產(chǎn)問題，以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的土地肥力問題。,148,5.6系統(tǒng)動力學(xué)模型,5.6.3系統(tǒng)動力學(xué)建模舉例,149,5.6系統(tǒng)動力學(xué)模型,5.6.3系統(tǒng)動力學(xué)建模舉例,150,5.6系統(tǒng)動力學(xué)模型,5.6.3系統(tǒng)動力學(xué)建模舉例,151,5.6系統(tǒng)動力學(xué)模型,5.6.3系統(tǒng)動力學(xué)建模舉例,152,5.6系統(tǒng)動力學(xué)模型,5.6.3系統(tǒng)動力學(xué)建模舉例,1.生產(chǎn)銷售系統(tǒng)的三環(huán)節(jié)結(jié)構(gòu)：工廠制造、批發(fā)部批發(fā)、零售店出售與用戶購買。2.生產(chǎn)環(huán)節(jié)包括工廠倉庫本身的存儲、批發(fā)商的中間環(huán)節(jié)包括批發(fā)商的商品存儲、零售商的銷售環(huán)節(jié)包括零售店的商品存儲。這三個環(huán)節(jié)內(nèi)部形成各自的產(chǎn)品流通子系統(tǒng)，并通過信息流和物質(zhì)流發(fā)生聯(lián)系。3.實線表示生產(chǎn)的產(chǎn)品要首先送入工廠倉庫存儲，在批發(fā)商訂單的作用下轉(zhuǎn)為商品運到批發(fā)商的倉庫存儲，然后在零售部的訂單作用下商品轉(zhuǎn)入零售倉庫存儲，最后由顧客買入使用。4.虛線表示顧客對零售商的購買活動，促使零售商對批發(fā)商的商品訂貨，進而導(dǎo)致批發(fā)商對工廠的訂貨，從而產(chǎn)生工廠安排相應(yīng)的生產(chǎn)活動，如此循環(huán)構(gòu)成企業(yè)生產(chǎn)與銷售活動的全過程。5.圖中的圓圈表示相應(yīng)活動的平均延遲時間，其余的活動忽略了延遲時間。,153,5.6系統(tǒng)動力學(xué)模型,5.6.3系統(tǒng)動力學(xué)建模舉例,6.有廣告的生產(chǎn)與銷售系統(tǒng)的四環(huán)節(jié)結(jié)構(gòu)，即在市場環(huán)節(jié)中加入了廣告，當(dāng)前，廣告已經(jīng)成為調(diào)節(jié)消費者傾向的有利手段，在第四環(huán)節(jié)中，假設(shè)：（1）根據(jù)銷售信息和存儲信息制作廣告的決策需要6周；（2）廣告制作和活動需要4周；（3）新廣告做出后，消費者8周才能確定是夠購買。,154,5.6系統(tǒng)動力學(xué)模型,5.6.3系統(tǒng)動力學(xué)建模舉例,155,5.6系統(tǒng)動力學(xué)模型,5.6.3系統(tǒng)動力學(xué)建模舉例,156,5.6系統(tǒng)動力學(xué)模型,5.6.3系統(tǒng)動力學(xué)建模舉例,工廠未交給批發(fā)部的訂貨量（件）,工廠已交給批發(fā)部的訂貨量（件/周）,工廠應(yīng)交給批發(fā)部的訂貨量（件/周）,工廠最大的交貨速度（件/周）,工廠最大交貨速度（件/周）,工廠最短交貨時間（周）,工廠交貨延遲的參照時間（周）,工廠未交給批發(fā)部訂貨的期望值（件）,期望庫存（件）,期望庫存的比例系數(shù),工廠收到批發(fā)部訂貨的平均值（件/周）,計算平均值的參考時間（周）,工廠待給線上訂貨的期望值（件）,工廠的庫存量（件）,在制產(chǎn)品加工時間（周）,工廠入庫產(chǎn)品（件/周）,在制中的訂貨量（件）,工廠產(chǎn)品制造（件/周）,工廠庫存調(diào)整時間（周）,工廠應(yīng)完成的制造任務(wù)（件/周）,工廠最大生產(chǎn)能力（件/周）,待給線上的訂貨差額（件）,庫存差額（件）,未交訂貨差額（件）,工廠延遲交貨時間F18C是一個常熟，其數(shù)值由以下確定：F18C=F16A-F17C,工廠收到批發(fā)部門的訂貨（件/周）,工廠收到批發(fā)部門的訂貨（件/周）,5.6系統(tǒng)動力學(xué)模型,5.6.3系統(tǒng)動力學(xué)建模舉例,初值方程,選擇函數(shù),5.6系統(tǒng)動力學(xué)模型,5.6.3系統(tǒng)動力學(xué)建模舉例,5.6系統(tǒng)動力學(xué)模型,5.6.3系統(tǒng)動力學(xué)建模舉例,5.6系統(tǒng)動力學(xué)模型,5.6.3系統(tǒng)動力學(xué)建模舉例,161,5.7仿真軟件Vensim,5.7仿真軟件Vensim,5.7.1仿真軟件Vensim介紹,5.7仿真軟件Vensim,5.7.2Vensim軟件案例應(yīng)用人口模型,用Vensim軟件繪制人口模型的因果關(guān)系圖,5.7仿真軟件Vensim,5.7.2Vensim軟件案例應(yīng)用人口模型,用Vensim軟件繪制人口模型的流圖,5.7仿真軟件Vensim,5.7.2Vensim軟件案例應(yīng)用人口模型,用Vensim軟件進行模型仿真,5.7仿真軟件Vensim,5.7.3Vensim軟件案例應(yīng)用牛鞭效應(yīng),背景知識：牛鞭效應(yīng)：最早由寶潔公司在20世紀90年代提出的。寶潔公司對其中某項產(chǎn)品的訂貨進行考察時發(fā)現(xiàn)，其產(chǎn)品的零售商的庫存是穩(wěn)定的，波動幅度不大，然后再考察分銷商的訂貨情況時，發(fā)現(xiàn)分銷商的訂貨需求波動比較大，而寶潔公司向它的供應(yīng)商訂貨幅度變化更大。從產(chǎn)品的零售商到供應(yīng)商，他們的訂貨需求的波動幅度逐漸增大，形似一條鞭子，因此被稱為牛鞭效應(yīng)。,5.7仿真軟件Vensim,5.7.3Vensim軟件案例應(yīng)用牛鞭效應(yīng),5.7仿真軟件Vensim,5.7.3Vensim軟件案例應(yīng)用牛鞭效應(yīng),啤酒游戲：該游戲是由麻省理工學(xué)院斯隆管理學(xué)院在20世紀60年代創(chuàng)立的庫存管理策略游戲，該游戲形象地反映出牛鞭效應(yīng)的存在及影響。幾十年來，游戲的參加者成千上萬，但游戲總是產(chǎn)生類似的結(jié)果。因此游戲產(chǎn)生惡劣結(jié)果的原因必定超出個人因素,這些原因必定是藏在游戲本身的結(jié)構(gòu)里。在游戲中，零售商通過向某一批發(fā)商訂貨，來響應(yīng)顧客要求購買的啤酒訂單，批發(fā)商通過向生產(chǎn)啤酒的工廠訂貨來響應(yīng)這個訂單。該實驗分成三組，分別扮演零售經(jīng)理、批發(fā)經(jīng)理和工廠經(jīng)理。每一組都以最優(yōu)的方式管理庫存，準確訂貨以使利潤最大化。,5.7仿真軟件Vensim,5.7.3Vensim軟件案例應(yīng)用牛鞭效應(yīng),案例介紹：此案例主要是通過模擬啤酒游戲來仿真供應(yīng)鏈中的牛鞭效應(yīng)，從為改善牛鞭效應(yīng)來提供幫助。首先假設(shè)啤酒游戲中包含零售商、批發(fā)商、供應(yīng)商三個成員。同時對游戲中的參數(shù)進行如下假設(shè)：市場對啤酒的前4周的需求率為1000周/箱，在5周時開始隨機波動，波動幅度為200，均值為0，波動次數(shù)為100次，隨機因子為4個。假設(shè)各節(jié)點初始庫存和期望庫存為3000箱，期望庫存持續(xù)時間為3周，庫存調(diào)整時間為4周，移動平均時間為5周，生產(chǎn)延遲時間和運輸延遲時間均為3周，不存在訂單延遲。仿真時間為0200周，仿真步長為1周。期望庫存等于期望庫存持續(xù)時間和各節(jié)點的銷售預(yù)測之積。,5.7仿真軟件Vensim,5.7.3Vensim軟件案例應(yīng)用牛鞭效應(yīng),問題識別：本案例主要研究供應(yīng)鏈中牛鞭效應(yīng)，各個供應(yīng)鏈節(jié)點庫存積壓，庫存波動幅度比較大，不夠穩(wěn)定，導(dǎo)致供應(yīng)鏈的成本居高不下，失去了競爭優(yōu)勢。因此急需采取措施來削弱牛鞭效應(yīng)，從而能夠降低整條供應(yīng)鏈的成本，建立穩(wěn)定的競爭優(yōu)勢。因此本案例通過啤酒游戲來對供應(yīng)鏈進行仿真，從而為尋找較優(yōu)的供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)來削弱牛鞭效應(yīng)，降低成本。系統(tǒng)邊界確定：本案例中只考慮供應(yīng)鏈中零售商、批發(fā)商、供應(yīng)商，而且僅考慮他們之間的庫存訂貨系統(tǒng)，沒有涉及供應(yīng)商的生產(chǎn)系統(tǒng)，供應(yīng)鏈中的物流供應(yīng)系統(tǒng)等等。,5.7仿真軟件Vensim,5.7.3Vensim軟件案例應(yīng)用牛鞭效應(yīng),因果關(guān)系圖：當(dāng)市場需求增加時，零售商的庫存將會減少，從而導(dǎo)致零售商期望庫存和零售商的庫存之差即零售商庫存差增加，當(dāng)零售商庫存差增加，零售商增加向批發(fā)商訂貨來彌補庫存差。零售商的訂貨增加會加快批發(fā)商對零售商的送貨率，但是這個過程存在兩個延遲過程。一個信息延遲過程，就是零售商將市場需求變化情況反饋批發(fā)商過程。另一個是物質(zhì)延遲過程，就是批發(fā)商得到零售商的訂貨要求需要一個時間過程來滿足這個要求。同樣，批發(fā)商的庫存也會減少，這樣就引起批發(fā)商期望庫存和批發(fā)商庫存之差，批發(fā)商就會增加向供應(yīng)商訂貨來彌補庫存差。同理，批發(fā)商增加訂貨量會引起供應(yīng)商向生產(chǎn)商或上級供應(yīng)商增加訂貨量，在這兩個彌補庫存差的過程中同樣存在延遲過程，然后來響應(yīng)市場需求。,5.7仿真軟件Vensim,5.7.3Vensim軟件案例應(yīng)用牛鞭效應(yīng),5.7仿真軟件Vensim,5.7.3Vensim軟件案例應(yīng)用牛鞭效應(yīng),系統(tǒng)流程圖：根據(jù)因果關(guān)系圖繪制系統(tǒng)流程圖。首先要識別系統(tǒng)中的水平變量、速率變量。本系統(tǒng)中包括零售商庫存、批發(fā)商庫存、供應(yīng)商庫存三個水平變量；市場需求率、批發(fā)商發(fā)貨率、供應(yīng)商發(fā)貨率、供應(yīng)商生產(chǎn)率、四個速率變量。各個節(jié)點的發(fā)貨率是根據(jù)下級節(jié)點的訂單來決定的。各級節(jié)點的訂單又是由產(chǎn)品銷售預(yù)測和庫存差來決定的。各個節(jié)點的發(fā)貨率還需要輔助變量來表達。輔助變量包括各節(jié)點的訂單量，期望庫存、銷售預(yù)測量、供應(yīng)商生產(chǎn)需求。,5.7仿真軟件Vensim,5.7.3Vensim軟件案例應(yīng)用牛鞭效應(yīng),5.7仿真軟件Vensim,5.7.3Vensim軟件案例應(yīng)用牛鞭效應(yīng),建立仿真方程式：(1)市場需求率=1000+IFTHENELSE(TIME4，RANDOMNORMAL(-200，200，0，100，4),0)單位：箱/周(2)零售商銷售預(yù)測=SMOOTH(市場需求率，移動平均時間)單位：箱/周(3)零售商期望庫存=期望庫存持續(xù)時間零售商銷售預(yù)測單位：箱(4)零售商庫存=INTEG(分銷商發(fā)貨率-市場銷售率，3000)單位：箱(5)零售商訂單=MAX(0，零售商銷售預(yù)測+(零售商期望庫存-零售商庫存)/庫存調(diào)整時間)單位：箱/周(6)批發(fā)商發(fā)貨率=DELAY3(零售商訂單，運輸延遲時間)單位：箱/周,5.7仿真軟件Vensim,5.7.3Vensim軟件案例應(yīng)用牛鞭效應(yīng),建立仿真方程式：(7)批發(fā)商銷售預(yù)測=SMOOTH(批發(fā)商發(fā)貨率，移動平均時間)單位：箱/周(8)批發(fā)商庫存=INTEG(供應(yīng)商發(fā)貨率-批發(fā)商發(fā)貨率，3000)單位：箱(9)批發(fā)商期望庫存=期望庫存持續(xù)時間批發(fā)商銷售預(yù)測單位：箱(10)批發(fā)商訂單=MAX(0，批發(fā)商銷售預(yù)測+(批發(fā)商期望庫存-分銷商庫存)/庫存調(diào)整時間)單位：箱/周(11)供應(yīng)商發(fā)貨率=DELAY3(分銷商訂單，運輸延遲時間)單位：箱/周,5.7仿真軟件Vensim,5.7.3Vensim軟件案例應(yīng)用牛鞭效應(yīng),建立仿真方程式：(12)供應(yīng)商銷售預(yù)測=SMOOTH(供應(yīng)商發(fā)貨率，移動平均時間)單位：箱/周(13)供應(yīng)商庫存=INTEG(供應(yīng)商生產(chǎn)率-供應(yīng)商發(fā)貨率，3000)單位：箱(14)供應(yīng)商期望庫存=期望庫存持續(xù)時間供應(yīng)商銷售預(yù)測單位：箱(15)供應(yīng)商生產(chǎn)需求=MAX(0，供應(yīng)商銷售預(yù)測+(供應(yīng)商期望庫存-供應(yīng)商庫存)/庫存調(diào)整時間)單位：箱/周(16)供應(yīng)商生產(chǎn)率=DELAY3(供應(yīng)商生產(chǎn)需求率，生產(chǎn)延遲)單位：箱/周,5.7仿真軟件Vensim,5.7.3Vensim軟件案例應(yīng)用牛鞭效應(yīng),計算機仿真：使用Vensim軟件建立系統(tǒng)流圖和填入方程式，就可以對系統(tǒng)進行仿真。建立仿真模型可以與現(xiàn)實對照，可以尋求削弱牛鞭效應(yīng)的策略，可以預(yù)測系統(tǒng)未來的行為趨勢。,5.7仿真軟件Vensim,5.7.3Vensim軟件案例應(yīng)用牛鞭效應(yīng),5.7仿真軟件Vensim,5.7.3Vensim軟件案例應(yīng)用牛鞭效應(yīng),5.7仿真軟件Vensim,5.7.3Vensim軟件案例應(yīng)用牛鞭效應(yīng),通過仿真結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)啤酒游戲能夠很好地模擬供應(yīng)鏈中的牛鞭效應(yīng)現(xiàn)象。系統(tǒng)中各個成員的庫存和訂單量都波動幅度很大，市場的需求信息在供應(yīng)鏈中一級一級地放大。我們已經(jīng)很好地對真實的牛鞭效應(yīng)進行了仿真，因此現(xiàn)在需要采用措施來削弱牛鞭效應(yīng)。我們知道系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定系統(tǒng)的行為，同樣牛鞭效應(yīng)由啤酒游戲中的結(jié)構(gòu)決定。所以要想削弱牛鞭效應(yīng)關(guān)鍵在于進行政策優(yōu)化。,5.7仿真軟件Vensim,5.7.3Vensim軟件案例應(yīng)用牛鞭效應(yīng),政策優(yōu)化：在前面已經(jīng)提到，政策優(yōu)化包括參數(shù)優(yōu)化、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、邊界優(yōu)化。SD的優(yōu)化是最優(yōu)控制問題。但是這種優(yōu)化在本質(zhì)上大大不同于人們已熟悉的線性模型，常規(guī)的最優(yōu)化技術(shù)對它已無能為力。關(guān)于SD優(yōu)化的手段與方法，常用的是”試湊法”，即事先設(shè)計政策方案，然后通過模擬在所設(shè)計的方案中選優(yōu)?！霸嚋惙ā币话闶菍ο到y(tǒng)的參數(shù)而言，主要依靠建模與分析人員的經(jīng)驗和技巧，很難達到數(shù)學(xué)意義上的優(yōu)化或滿意。這也是有人質(zhì)疑系統(tǒng)動力學(xué)的地方，沒有數(shù)學(xué)上的嚴謹性。因此有些系統(tǒng)動力學(xué)研究者想彌補“試湊法”的缺點，開始將遺傳算法、蟻群算法、小波分析等全局優(yōu)化方法用于SD模型的優(yōu)化問題。,5.7仿真軟件Vensim,5.7.3Vensim軟件案例應(yīng)用牛鞭效應(yīng),對于牛鞭效應(yīng)現(xiàn)象，已經(jīng)很多國內(nèi)外學(xué)者進行了深入的研究，關(guān)于牛鞭效應(yīng)的原因提出了許多原因。因此在此借鑒他們的研究成果，提出的措施來削弱牛鞭效應(yīng)，通過對它們進行仿真模擬，來驗證這些措施的效果。其中斯坦福大學(xué)HauL.Lee教授對牛鞭效應(yīng)的原因比較有說服力。本案例主要研究供應(yīng)鏈組織結(jié)構(gòu)和信息結(jié)構(gòu)對牛鞭效應(yīng)的影響，從而為優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)提供幫助。,5.7仿真軟件Vensim,5.7.3Vensim軟件案例應(yīng)用牛鞭效應(yīng),1.供應(yīng)鏈組織結(jié)構(gòu)通過增長供應(yīng)鏈的長度和縮短供應(yīng)鏈的長度來研究牛鞭效應(yīng)的變化情況。所以我們分別研究二級供應(yīng)鏈和四級供應(yīng)鏈的庫存和訂單情況，從而與三級供應(yīng)鏈進行對比，看驗證牛鞭效應(yīng)是否與供應(yīng)鏈的長度有關(guān)。二級供應(yīng)鏈裁掉批發(fā)商，供應(yīng)商直接和零售商進行交易。四級供應(yīng)鏈增加一個分銷商。二級供應(yīng)鏈、四級供應(yīng)鏈和三級供應(yīng)鏈的因果關(guān)系圖、系統(tǒng)流圖、方程式都類似，因此在這里不再重復(fù)。,5.7仿真軟件Vensim,5.7.3Vensim軟件案例應(yīng)用牛鞭效應(yīng),5.7仿真軟件Vensim,5.7.3Vensim軟件案例應(yīng)用牛鞭效應(yīng),5.7仿真軟件Vensim,5.7.3Vensim軟件案例應(yīng)用牛鞭效應(yīng),5.7仿真軟件Vensim,5.7.3Vensim軟件案例應(yīng)用牛鞭效應(yīng),5.7仿真軟件Vensim,5.7.3Vensim軟件案例應(yīng)用牛鞭效應(yīng),5.7仿真軟件Vensim,5.7.3Vensim軟件案例應(yīng)用牛鞭效應(yīng),5.7仿真軟件Vensim,5.7.3Vensim軟件案例應(yīng)用牛鞭效應(yīng),5.7仿真軟件Vensim,5.7.3Vensim軟件案例應(yīng)用牛鞭效應(yīng),5.7仿真軟件Vensim,5.7.3Vensim軟件案例應(yīng)用牛鞭效應(yīng),通過對各級供應(yīng)鏈的各成員庫存量和訂單的比較，隨著供應(yīng)鏈上節(jié)點企業(yè)的增加,供應(yīng)商生產(chǎn)需求大幅上升，在四級供應(yīng)鏈中更是達到6000箱/周。由此說明,供應(yīng)鏈中水平層次的參與者越多,信息被加工迭代次數(shù)就越多,放大現(xiàn)象越嚴重,市場需求扭曲的程度也越大。可以知道隨著供應(yīng)鏈長度增長，供應(yīng)鏈的牛鞭效應(yīng)越來越嚴重。因此可以知道供應(yīng)鏈的組織結(jié)構(gòu)對牛鞭效應(yīng)是有一定的影響的，所以通過調(diào)整供應(yīng)鏈的組織結(jié)構(gòu)可以來削弱牛鞭效應(yīng)?，F(xiàn)在供應(yīng)鏈越來越向網(wǎng)絡(luò)化，虛擬化；那么這樣的供應(yīng)鏈組織調(diào)整是不是有利于供應(yīng)鏈庫存水平的穩(wěn)定呢？(思考),5.7仿真軟件Vensim,5.7.3Vensi